모니터링과 에너지하베스팅(Energy harvesting)
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Energy harvesting(에너지 수확기술, 에너지 재생산)은 국제학회에서 사용해왔던 말을 그대로 국내에서 사용하고 있는 외래기술용어로서 정말 원천적인 새로움은 아니지만 항상 그래왔던 과거처럼 기존의 많은 분야와 기술 및 용어들을 하나로 대표하여 호명하면서 새로운 가치를 창출하게 되는 의미를 가지는 분야 중에 하나이다. 기존의 에너지관련 수집기술은 사용하기만 했던 화석연료가 지구온난화 및 환경에 위해하면서 생긴 ‘친환경’ 용어로서 태양열, 태양광, 풍력발전 등에서 간단한 과거용어들을 확인할 수 있을 것이다. 아무튼 이러한 에너지 하베스팅 기술로 불려지는 분야는 모두 상태모니터링에 왜 연관성이 있는지 간단히 정리해 보기로 한다.
Energy harvesting은 모니터링시스템의 자가생명화 기술
에너지 수확은 장치가 있어야 하고 발전을 하거나 또는 직접 액츄에이팅(Actuating)을 할 수 있어야 한다. 따라서 IoT에서 에너지하베스팅이 중요하듯이 무선으로 설치되면 매우 효율적인 시스템이 된다. 수많은 모니터링시스템에서 전기를 공급하지 않고 스스로 이상신호를 전송해 오는 독립송신장치가 있다면 이 것은 매우 획기적인 제품을 생산할 수 있기 때문에 모니터링시스템을 자가 생명화할 수 있는 매우 중요한 모듈이 되는 것이다. 여기에 에너지하베스팅으로 불리우는 기술분야를 정리해 보면 다음과 같다.
1. 태양열, 태양광 –태양광을 전기로 직접 변환하는 소자(셀)을 이용하는 것과 태양열을 이용하여 집중장치 등을 통해 중간매개(물, 스팀)를 분사하여 발전기를 구동시키는 것.
2. 풍력에너지 –풍력을 원심회전력으로 변환하여 발전기를 구동시키는 것.
3. 진동-Piezo(압전소자)의 특성 또는 공진반복에 의한 발전(발전용량이 매우 작은 편), 전자기력(자석의 탄성-운동에너지)와 공진에 의한 유도기전력 유도기술을 이용하여 발전.
4. 나노 및 생화학기술, 수소-열 또는 변형능력을 이용하지만 최초매개체는 대체로 전기를 사용하므로 엄밀히 구분하면 제외
5. 기존의 발전에너지원- 화력에너지,수력에너지, 지열, 원자력, 수소에너지
불규칙성과 발전장치로부터 에너지 충전효율이 한정적이고 기존의 원자력 및 화력에 비해서 발전량이 작은 이유로 여전히 한참 연구중인 기술이며 이 기술이 더 이상 발전할 가능성이 없더라도 만약 충전기술에 획기적인 진척이 있다면 이것이 바로 인류의 과학 100년 전환점이 될 것이라고 생각한다. 이 생산기술과 충전기술의 조합은 공상과학에서 나왔던 것을 가능하게 할 수 있는 키워드가 될 것으로 예측한다. 왜냐하면 에너지는 많지만 축전하기에 벅찬 것이 지금 기술의 숨겨진 한계이기 때문이다.
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